Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Исследование рабочих процессов автомобильных двигателей. Тепловой расчет двигателя. Учебное пособие
.pdf
7.8. Расчет основных размеров цилиндра и показателей поршневого…
Эффективные показатели двигателей приведены в табл. 4.
Таблица 4
Значения эффективных показателей двигателей
Двигатели η
Четырехтактные двигатели с ИЗ 0,25–0,39 0,6–2,1 330–215
Четырехтактные дизели:
без наддува
с наддувом
Двухтактные дизели 0,33–0,38 0,5–0,85 255–220
e
0,32–0,43
0,35–0,46
pe, МПа ge, г/(кВт·ч)
0,60–1,0
0,80–2,4
265–200
235–180
7.8. Расчет основных размеров цилиндра
и показателей поршневого двигателя
По эффективной мощности частоты вращения коленчатого вала
и среднему эффективному давлению определяем литраж двигателя:
где Ne выражается в кВт; pe – в МПа; п – в мин–1; t = 4 для четырехтактных двигателей и t = 2 для двухтактных.
Рабочий объем одного цилиндра
(45)
Диаметр цилиндра
61
7. Тепловой расчет четырехтактных двигателей
Ход поршня
Полученные значения D и S округляют до целого числа, крат-
ного двум или пяти. По принятым значениям определяют основные параметры и показатели двигателя:
● объем двигателя
● эффективная мощность
● эффективный крутящий момент
● часовой расход топлива
● средняя скорость поршня
Величина может отличаться от заданной Ne не более чем на
10 %. В противном случае расчет необходимо уточнить.
62
7.8. Расчет основных размеров цилиндра и показателей поршневого…
Литровая мощность определяется по формуле
Величина литровой мощности автотракторных двигателей ко-
леблется в пределах:
● для бензиновых двигателей N
= 40–120 кВт/л;
л
● дизелей – Nл = 12–60 кВт/л.
(46)
63
8. ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНЫХ
ДИАГРАММ
8.1. Общие положения
Индикаторные диаграммы строятся в координатах p – V.
Построение индикаторной диаграммы двигателя внутреннего
сгорания производится на основании теплового расчета.
В начале построения на оси абсцисс откладывают отрезок АВ
(рис. 1), соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе ms (в зависимости от величины хода поршня проектируемого двигателя принимается 1:1,
1,5:1 или 2:1). Отрезок 0А, соответствующий объему сжатия, определяется из соотношения
Отрезок z′z для дизелей определяется по уравнению
При построении диаграммы рекомендуется выбирать масштабы давлений mр = 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07; 0,10 МПа/мм так,
чтобы получить высоту диаграммы, равную 1,2–1,7 ее основания.
Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в выбранном масштабе величины давлений в характерных
точках а, с, z′, z, b, r.
64
8.2. Индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя…
8.2. Индикаторная диаграмма четырехтактного
двигателя с искровым зажиганием
Построение этой диаграммы показано на рис. 1. Политропы
сжатия и расширения могут быть построены аналитическим или
графическим методом.
При аналитическом методе построения политроп вычисляется ряд точек для промежуточных объемов, расположенных между
Vc и Va и между Vz и Vb, по уравнению политропы:
● для политропы сжатия
(47)
отношение V
/Vx изменяется в интервале 1 – ε;
a
● для политропы расширения
(48)
отношение Vb / Vx изменяется для двигателей с ИЗ в интервале
1 – ε, для дизелей – 1 – δ.
Далее соединяем точки a и c плавной кривой, проходящей че-
рез вычисленные и нанесенные на поле диаграммы точки политропы сжатия, а точки z и b – кривой, проходящей через точки политропы расширения.
При графическом методе построения по наиболее распространенному способу Брауэра политропы сжатия и расширения строят следующим образом: из начала координат проводят луч 0K под
произвольным углом α0 к оси абсцисс (рекомендуется принимать
α0 = 15–20°). Затем из начала координат проводят лучи 0D и 0Е под
углами β1 и β1 к оси ординат. Эти углы определяют из соотношений
65
8. Построение индикаторных диаграмм
При построении политропы сжатия из точки с проводят горизонталь до пересечения с осью ординат, из этой точки пересечения – линию под углом 45° к вертикали до пересечения с лучом
0D, а из этой точки – вторую горизонтальную линию, параллель-
ную оси абсцисс.
Затем из точки с проводят вертикальную линию до пересечения с лучом 0K. Из этой точки под углом 45° к вертикали проводят
линию до пересечения с осью абсцисс, а из этой точки – вторую
вертикальную линию, параллельную оси ординат, до пересечения
со второй горизонтальной линией. Точка пересечения этих линий
будет промежуточной точкой 1 политропы сжатия. Точку 2 и далее находят аналогично, принимая предыдущую точку за начало
построения.
Политропу расширения строят с помощью лучей 0K и 0Е,
начиная от точки z, аналогично построению политропы сжатия.
Критерием правильности построения политропы расширения является приход ее в ранее нанесенную точку b.
После построения политроп сжатия и расширения производят скругление индикаторной диаграммы с учетом предварения открытия выпускного клапана, опережения зажигания и скорости нарастания давления, а также наносят линии впуска и выпуска. Для
этой цели под осью абсцисс проводят на длине хода поршня S как
на диаметре полуокружность радиусом R = S / 2 из геометрического центра О в
где L – длина шатуна, выбирается по прототипу.
66
8.3. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля
Величина ОО′ представляет собой поправку Брикса. Из точки
О′ под углом γ0, соответствующим предварению открытия выпуск-
ного клапана, проводят луч О′В′ (γ0 = 40–65° до НМТ). Полученную
точку B′, соответствующую началу открытия выпускного клапана,
сносят на политропу расширения (точка b′).
Луч О′С′ проводят под углом θ0, соответствующим углу опережения зажигания (θ0 = 10–30° до ВМТ), а точку С′ сносят на политропу сжатия, получая точку c′.
Затем проводят плавные кривые: кривую с′сʺ изменения давления сжатия в связи с опережением зажигания и кривую b′bʺ изменения линии расширения в связи с предварением открытия выпуск
ного клапана. Далее отмечают точку конца выпуска r и проводят
линии впуска и выпуска, скругляя их в точке r. При этом можно
считать, что точка bʺ находится на середине расстояния ba, а орди-
ната точки сʺ находится из соотношения
pcʺ = (1,15–1, 25)pc.
На линии расширения отмечают точку zд, соответствующую
действительному давлению сгорания, определенному в тепловом
расчете. Из этой точки проводят вертикальную линию до пересечения с полуокружностью в точке m. Далее проводят луч О′m
и определяют угол δ0 поворота коленчатого вала за период быстрого сгорания.
В результате указанных построений получается действительная индикаторная диаграмма.
-
8.3. Индикаторная диаграмма
четырехтактного дизеля
Построение этой диаграммы показано на рис. 2. Оно мало отличается от построения диаграммы двигателя с искровым зажиганием.
Следует иметь в виду, что построение политропы расширения следует начинать с точки z, а не z′.
67
8. Построение индикаторных диаграмм
При скруглении индикаторной диаграммы из центра О′ проводят луч О′В′ под углом γ0, соответствующим предварению открытия выпускного клапана.
Из того же центра проводят луч О′С′ под углом θ0, соответствующим углу опережения начала впрыска топлива (θ0 = 6–30 град.
поворота коленчатого вала до ВМТ).
Скругление диаграммы на участке процесса сгорания произ
водится следующим образом: точку С′ сносят на линию сжатия,
получают точку c′. На линии ВМТ находят точку сʺ из соотношения pcʺ = (1,15–1,25)pc. Соединяют точки c′ и сʺ плавной кривой.
Из точки сʺ проводят плавную кривую до точки zд – середины отрезка z′z; из точки zд – кривую с плавным переходом в линию расширения.
Скругление в районе точки b производится, как и для двигателя с искровым зажиганием.
В индикаторной диаграмме двигателя с наддувом линия впуска может быть выше линии выпуска.
8.4. Перестроение индикаторной диаграммы
в координаты p – φ
-
Развертку индикаторной диаграммы в координаты p – φрекомендуется выполнять справа от индикаторной диаграммы (см.
рис. 3). Ось абсцисс развернутой диаграммы располагают по горизонтали на уровне линии p0 индикаторной диаграммы. Развернутая
диаграмма строится в пределах 0–720 град. поворота коленчатого
вала. Она делится на 24 равных участка, соответствующих определенному углу поворота коленчатого вала. Каждая точка на линии абсцисс должна быть пронумерована (0, 30, 60 град. ПКВ).
По наиболее распространенному способу Брикса дальнейшее перестроение индикаторной диаграммы ведется следующим образом: из центра О проводят окружность радиусом кривошипа. Полученную полуокружность необходимо разделить
68
8.4. Перестроение индикаторной диаграммы в координаты p – φ
вспомогательными лучами из центра О на 6 равных частей, а затем
из центра Брикса (точка О′) провести линии, параллельные вспомогательным лучам, до пересечения с полуокружностью.
Вновь полученные точки на полуокружности соответствуют
определенным углам φ. Из этих точек проводятся вертикали до пересечения с соответствующими линиями индикаторной диаграммы. Развертку индикаторной диаграммы следует начинать, принимая за начало координат положение поршня в ВМТ в начале такта
впуска. Отмеченные на индикаторной диаграмме давления p для
каждого значения угла φ, проводя горизонтальные линии, переносят на развернутую диаграмму. Соединяя точки на развернутой
диа грамме плавной кривой, получают зависимость p – φ.
69
Список литературы
1. Ленин И. М. Автомобильные и тракторные двигатели : (Теория, системы
питания, конструкции и расчет) : учебное пособие / И. М. Ленин, К. Г. Попык,
О. М. Малашкин [и др.]. – М. : Высш. школа, 1969. – 656 с.
2. Ховах М. С. Автомобильные двигатели / М. С. Ховах, Г. С. Маслов. –
Изд. 2-е, пер. и доп. – М. : Машиностроение, 1971. – 456 с.
3. Орлин А. С. Двигатели внутреннего сгорания : Устройство и работа порш-
невых и комбинированных двигателей / А. С. Орлин. – М. : Машиностроение,
1990. – 283 с.
4. Колчин А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей / А. И. Кол-
чин, В. П. Демидов. – М. : Высш. школа, 2008.
5. Кухаренок Г. М. Теория рабочих процессов двигателей внутренне-
го сгорания : метод. пособие / Г. М. Кухаренок. – Минск : БНТУ, 2011. – 62 с.
6. Луканин В. Н. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория
рабочих процессов : учеб. для вузов / В. Н. Луканин [и др.] ; под ред. В. Н. Лука нина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. школа, 2005. – 479 с.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]